論控制技術(shù)領(lǐng)域中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用

【摘 要】本文主要闡述了冶金工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展以及鋼鐵工業(yè)的節(jié)能環(huán)保與冶金工程自動(dòng)化控制技術(shù)，同時(shí)提出了冶金工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】控制技術(shù);電氣自動(dòng)化;應(yīng)用與發(fā)展

一、冶金工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展

科學(xué)技術(shù)進(jìn)步日新月異，技術(shù)交流日漸頻繁，為降低生產(chǎn)成本和提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，我國(guó)不斷引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)了大量自動(dòng)化控制技術(shù)，并付諸于實(shí)踐。近年來(lái)，特別是一些民營(yíng)企業(yè)，經(jīng)過(guò)初期的資本積累，更加注重將資金投入到研發(fā)新技術(shù)、新裝備、新工藝上，在冶金工業(yè)領(lǐng)域，給民營(yíng)企業(yè)帶來(lái)了旺盛的生機(jī)和活力，給國(guó)有大中型冶金工業(yè)企業(yè)帶來(lái)了不可避免的競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)。他們主要采取引進(jìn)部分先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)挠布蛙浖母脑焐?jí)，實(shí)現(xiàn)了適合自身發(fā)展的電氣自動(dòng)化設(shè)備的功能提升和技術(shù)創(chuàng)新。主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

1.1更加注重改善和提升DCS系統(tǒng)集成工作能力。DCS系統(tǒng)：Distributed Control System，即分散控制系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)一般習(xí)慣稱之為集散控制系統(tǒng)。它主要集成了計(jì)算機(jī)（Computer）、顯示（CRT）、通訊（Communication）、和控制（Control）“4C”技術(shù)，主要是以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶，由過(guò)程控制級(jí)和監(jiān)控級(jí)組成的多級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算、處理系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)的綜合可利用率可達(dá)99.8%;系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)長(zhǎng)超過(guò)8萬(wàn)小時(shí)，廣泛應(yīng)用于火電、熱電、核電、化工、冶金、建材等領(lǐng)域，并實(shí)現(xiàn)了全程自動(dòng)監(jiān)控。20世紀(jì)的我國(guó)冶金自動(dòng)化控制技術(shù)裝備和水平，注重在“點(diǎn)”上尋求突破，而進(jìn)入21世紀(jì)，則注重在“面”上尋求發(fā)展和進(jìn)步，逐漸覆蓋全國(guó)。其優(yōu)點(diǎn)是智能化的自動(dòng)、自主化進(jìn)程控制，且整個(gè)系統(tǒng)的核心技術(shù)集成化程度較高，能夠廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。目前，其正在進(jìn)行冶金工藝最新智能流程的研發(fā)，成功實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)到面的轉(zhuǎn)變，因此能從根本上提高冶金工業(yè)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和工作效能。

1.2冶金工程自動(dòng)化系統(tǒng)控制軟件技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新有較大提升。20世紀(jì)80年代以前，受科研資金、研發(fā)投入、市場(chǎng)規(guī)模和體制機(jī)制的影響，我國(guó)主要是從國(guó)外引進(jìn)冶金工程自動(dòng)化系統(tǒng)控制軟件，到后期，逐漸意識(shí)到自主研發(fā)的重要性和適用性，所以加大了人、財(cái)、物的主動(dòng)投入，實(shí)現(xiàn)了較大的歷史性轉(zhuǎn)變。在生存中求發(fā)展的歷史階段下，我國(guó)在二級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控軟件，論文范文MES自動(dòng)化控制軟件以及國(guó)有大中型企業(yè)領(lǐng)軍的能源管理控制系統(tǒng)等領(lǐng)域有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和提升，進(jìn)而逐漸取代進(jìn)口軟件，在應(yīng)用水平、管控質(zhì)量、運(yùn)行效率等方面都優(yōu)于國(guó)外進(jìn)口自動(dòng)化系統(tǒng)控制軟件。近年來(lái)，更加注重向技術(shù)要效益理念的培育，興起了自主研發(fā)的冶金工業(yè)工程自動(dòng)化控制平臺(tái)技術(shù)類軟件，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了較為廣泛的采用和實(shí)踐，論文范文冶金工業(yè)工程自動(dòng)化系統(tǒng)控制軟件平臺(tái)的應(yīng)用，使得冶金工業(yè)自動(dòng)化管控效率和水平達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先地位，同時(shí)也創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

二、鋼鐵工業(yè)的節(jié)能環(huán)保與冶金工程自動(dòng)化控制技術(shù)

2.1基于鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保的冶金工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用。早期的冶金工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用主要局限在裝備性能、產(chǎn)品質(zhì)量，以及生產(chǎn)成本、運(yùn)行效率、過(guò)程靈活控制、廢氣廢渣廢水的工程排放等方面，隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和自動(dòng)化控制軟件的研發(fā)，基于更加節(jié)能環(huán)保與鋼鐵產(chǎn)品制造流程優(yōu)化的設(shè)計(jì)，成為了鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研發(fā)的主導(dǎo)趨勢(shì)。因此要對(duì)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的流程結(jié)構(gòu)、功能以及效率進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和改善，必然要加強(qiáng)對(duì)鋼鐵制造整體流程的研究和投入。在此基礎(chǔ)上，加大計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)研究，引入綠色環(huán)保、節(jié)能降耗等理念，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的最大化、生產(chǎn)能耗的最小化、對(duì)環(huán)境影響的最低化。

2.2自動(dòng)化控制技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中減少污染物排放的應(yīng)用。鋼鐵企業(yè)以鐵、鉻、錳三種金屬元素為主要原料，經(jīng)過(guò)冶煉及壓延等工序，以及以高品位金屬礦石（或精礦）為原料，經(jīng)過(guò)高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐等流程生產(chǎn)生鐵、鋼材產(chǎn)品，產(chǎn)生了大量的廢氣、廢液、廢渣。主要污染排放物為工業(yè)煙塵顆粒（主要為金屬氧化物）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）等。自動(dòng)化控制技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中減少污染物排放的應(yīng)用較為普遍。這個(gè)應(yīng)用過(guò)程主要為防止不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生和資源的浪費(fèi)，主要通過(guò)建立廣義模型、優(yōu)化和完善控制技術(shù)過(guò)程，研發(fā)出對(duì)鋼鐵工業(yè)各環(huán)節(jié)產(chǎn)品實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、評(píng)估與控制的新型自動(dòng)化控制技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化控制，減少污染物排放。同時(shí)，研發(fā)出對(duì)生產(chǎn)設(shè)備實(shí)施全過(guò)程實(shí)時(shí)診斷的新型自動(dòng)化控制技術(shù)，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)高效、誤差率較低，工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量得到有效保障。

2.3自動(dòng)化控制技術(shù)在鋼鐵冶煉清潔高效生產(chǎn)中的應(yīng)用。金屬冶煉過(guò)程伴隨著大量污染物排放，為了建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)，控制污染物排放，研發(fā)一整套控制或降低污染物排放的自動(dòng)化控制系統(tǒng)勢(shì)在必行。例如，基于在線分析檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)對(duì)污染物的產(chǎn)出實(shí)施動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、作用于廢水處理的大功率電氣高壓轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)化控制技術(shù)、利用諧波檢測(cè)儀控制技術(shù)改善電能輸出質(zhì)量等，實(shí)現(xiàn)了鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的清潔、高效。

2.4自動(dòng)化控制技術(shù)在鋼鐵冶煉廢物循環(huán)利用中的應(yīng)用。鋼鐵冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量煤氣、鋼渣等固體廢物，因而研發(fā)出使煤氣、鋼渣的合理運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)固體廢棄物的循環(huán)利用。高溫冶煉中的高爐、轉(zhuǎn)爐等設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生大量廢物，因此，自動(dòng)化控制技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用有助于對(duì)廢物的循環(huán)利用。

三、冶金工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向

3.1提高冶金自動(dòng)化控制技術(shù)核心科技的原創(chuàng)性?？茖W(xué)是技術(shù)之源，是技術(shù)產(chǎn)業(yè)之源，技術(shù)創(chuàng)新以科學(xué)理論的研發(fā)為基礎(chǔ)，而產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新主要以技術(shù)創(chuàng)新為基礎(chǔ)。我國(guó)建國(guó)以來(lái)，在冶金工業(yè)科技研究領(lǐng)域取得了許多歷史性進(jìn)步，有的已經(jīng)步入國(guó)際領(lǐng)先水平，但是由于底子薄、起步晚、科技人才相對(duì)缺乏、科研資金投入跟不上等因素，與歐美、日本等國(guó)家在總體技術(shù)實(shí)力上還無(wú)法抗衡。但是科研人員要取人所長(zhǎng)補(bǔ)己所短，發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，自主研發(fā)一套先進(jìn)的冶金工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)體系，軟硬件配套銜接，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，改善操控系統(tǒng)，提高生產(chǎn)工藝技術(shù)水平，走自主發(fā)展的道路。首都鋼鐵集團(tuán)創(chuàng)造的數(shù)字化煉鋼模式帶了個(gè)好頭，其在原有冶金流程的基礎(chǔ)上，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)程進(jìn)行改善，將智能仿真技術(shù)運(yùn)用在控制系統(tǒng)運(yùn)算比對(duì)上，通過(guò)仿真模擬計(jì)算，調(diào)整出最佳控制效果。

3.2提高整套控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。該技術(shù)的實(shí)時(shí)性和可靠性是它的最大優(yōu)勢(shì)，要通過(guò)采集最新數(shù)據(jù)，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析并進(jìn)行科學(xué)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、可靠、高效。對(duì)鋼鐵工業(yè)來(lái)說(shuō)，如果只生產(chǎn)生鐵、粗鋼等低端產(chǎn)品，則對(duì)實(shí)時(shí)性要求偏低，如果要生產(chǎn)鍍鋅板、彩涂板、焊管、五氧化二釩、釩氮合金、釩鐵合金等精細(xì)、特種、高端鋼鐵產(chǎn)品，則必須提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算速度、實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷、實(shí)時(shí)布控、實(shí)時(shí)處理的能力，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整參數(shù)配比，及時(shí)改善生產(chǎn)工藝。

3.3要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和運(yùn)用。通過(guò)改善整套控制平臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和水平，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼鐵終端產(chǎn)品，是提高鋼鐵企業(yè)和冶金行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，注重對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行收集、整理、分析，對(duì)數(shù)字模型經(jīng)過(guò)全過(guò)程優(yōu)化，進(jìn)而達(dá)到對(duì)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的自動(dòng)控制和精細(xì)化管理。在當(dāng)今的冶金工程技術(shù)研發(fā)中，數(shù)據(jù)的挖掘和運(yùn)用越來(lái)越普遍和完善，數(shù)字模型和控制算法的廣泛引入和采用會(huì)給整個(gè)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)帶來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間，為鋼鐵企業(yè)和冶金工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)強(qiáng)大動(dòng)力。

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作者簡(jiǎn)介：尹杜彪（1986-），男，職稱：工程師，研究方向：機(jī)電一體化。